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Analyse de l’incertitude dans la modélisation du risque d’inondation : étude de cas rivière Richelieu.

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Oubennaceur, Khalid (2017). Analyse de l’incertitude dans la modélisation du risque d’inondation : étude de cas rivière Richelieu. Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 204 p.

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Résumé

L’inondation historique de la rivière Richelieu au printemps 2011 a représenté un événement majeur pour les riverains, les décideurs, et l’ensemble des intervenants impliqués dans la gestion du risque des inondations. Une meilleure compréhension des inondations et des conséquences diverses qu’elles peuvent causer sont des aspects clés pour une gestion éclairée du risque d’inondation. Il est essentiel de mener des études afin de quantifier le risque d’inondation. La modélisation de ce dernier comprend principalement une étude statistique du comportement des inondations, des simulations hydrauliques, une identification et catégorisation des biens exposés et finalement une estimation de dommages. Cette dernière est influencée par diverses incertitudes associées aux modèles hydrauliques et aux modèles d'évaluation des dommages. La quantification de ces incertitudes est essentielle pour la prise de décision dans le cadre de la gestion du risque d'inondation. L’objectif de cette thèse était d’évaluer l’influence des sources d’incertitudes dans la modélisation des dommages causés par les inondations, en intégrant la cartographie du risque d’inondation en milieu urbain. Pour cela, l’influence de l’incertitude associée à la mesure des variables d’entrée sur les sorties d’un modèle hydraulique 2D (H2D2) a tout d’abord été analysé. Ce modèle a été appliqué à un tronçon de 45 km de la rivière Richelieu, situé entre la frontière canado-américaine à Rouses Point et le barrage de Fryer, en aval de Saint-Jean-sur-Richelieu. Le domaine modélisé se distingue par la présence d’un seuil rocheux à la hauteur de Saint-Jean. L’analyse d’incertitude a été réalisée à l’aide de l’analyse de sensibilité relative et de la propagation de l’incertitude. Dans ce contexte, trois variables ont été utilisées: le débit, le coefficient de Manning et la topographie. Quatre débits différents ont notamment été considérés dans les simulations hydrauliques. Les résultats de l’analyse de sensibilité relative montrent que la topographie du seuil rocheux de Saint-Jean-sur-Richelieu est la principale source d'erreurs dans les sorties du modèle H2D2. Le coefficient de Manning joue quant à lui un rôle secondaire dans ce modèle, alors que les débits n’influent que peu. De plus, l’influence du seuil se fait ressentir sur les hauteurs d’eau pour les faibles débits par son effet de retenue, mais diminue pour les forts débits. En outre, l’estimation de propagation de l’incertitude à l’aide de la méthode d’estimation par point (MEP) a permis d’obtenir des cartes d’inondation de la moyenne et d’écart type de hauteurs d’eau simulées pour les débits considérés. Les résultats montrent que les écarts types des hauteurs d'eau sont inférieurs à 27 cm pour les débits considérés. Ces incertitudes sont importantes en amont proche du seuil rocheux de Saint-Jean-sur-Richelieu. La dernière partie de ce travail s’est concentrée sur la cartographie du risque d’inondation à micro échelle et sur l’estimation d’incertitude sur un secteur inondé de la municipalité de Saint-Jean-sur-Richelieu lors de l’inondation de 2011. La mise en oeuvre de l’évaluation du risque et l’analyse d’incertitude des dommages estimés consistent à croiser les sorties des différents modèles: un modèle hydrologique fréquentiel pour l’analyse de probabilité des inondations, un modèle hydraulique pour la cartographie de l’aléa d’inondation, et enfin, un modèle de dommage pour la caractérisation de la vulnérabilité des bâtiments et de leur susceptibilité à subir les dommages. Un outil d’aide à la décision pour l’estimation des dommages a été ainsi développé à partir d'une analyse et des connaissances à la fois requises des différents modèles. Ce modèle SIG (Système d'Information Géographique) est défini pour des crues de différentes périodes de retour, via une approche d’échantillonnage Monte-Carlo, qui permet d’évaluer le coût moyen annuel des dommages. Il permet également de quantifier les incertitudes des résultats de l’évaluation des dommages, en tenant compte des incertitudes hydrologiques et hydrauliques présentes lors de l’évaluation. Les résultats de ce travail constituent des informations de base utiles visant à optimiser les efforts de réduction d’incertitudes de l’évaluation économique, afin d’améliorer la prise de décision en matière de gestion du risque d’inondation.

Type de document: Thèse Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Chokmani, Karem
Co-directeurs de mémoire/thèse: Nastev, Miroslav
Mots-clés libres: inondation; rivière Richelieu; risques; modélisation; aide à la décision; analyse d'incertitude; SIG; Monte Carlo; statistiques hydrologiques
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 27 mars 2018 15:59
Dernière modification: 27 mars 2018 15:59
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/6845

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